Phần cứng nguồn mở

21/08/2011 00:17

Trong xã hội hiện tại, hành vi tiêu dùng (consume) thường lấn át hành vi chế tạo (make). Tuy nhiên, nhờ môi trường mạng, khi niềm vui chế tạo trở lại trong mỗi người, những "cộng đồng chế tạo" nhanh chóng hình thành.

Từ đó xuất hiện trào lưu phần cứng nguồn mở (open source hardware). Những "anh hùng" của trào lưu mới được cộng đồng tôn vinh bằng danh hiệu hacker nhưng họ thường chỉ tự nhận mình là tinkerer (người thích "vọc", thích "độ") hoặc đơn giản là maker (người thích chế tạo).

Cuối năm 2010, ngay sau khi Microsoft tung thiết bị Kinect ra thị trường với "giá rẻ bất ngờ" (150 USD), Công ty Adafruit Industries treo giải thưởng 3000 USD cho bất cứ ai cung cấp mã nguồn driver (chương trình điều khiển) của Kinect để có thể gắn Kinect với máy tính cá nhân hoặc thiết bị bất kỳ. Đó là điều mà lúc đầu Microsoft cho rằng bất hợp pháp. Kinect được sản xuất chỉ để dùng với máy trò chơi Xbox 360 của Microsoft.

Kinect cho phép người chơi điều khiển trò chơi trên Xbox 360 bằng cử chỉ (đá bóng, vung gậy,...). Kinect có khả năng nhận diện động tác của người chơi và tạo ra động tác tương ứng của nhân vật trong trò chơi. Khác với máy trò chơi Wii của Nintendo, người dùng Kinect không cần có bộ điều khiển trong tay khi thực hiện những động tác cần thiết của trò chơi.

Nhờ bộ phát và bộ thu sóng hồng ngoại, Kinect nhận biết mọi người đứng trước ống kính của nó kể cả khi không có đèn chiếu sáng. Với hai người gần nhất, Kinect xác định nhanh chóng các điểm chủ chốt của đầu, mình và tứ chi để theo dõi và dự đoán động tác, chuyển tín hiệu điều khiển theo thời gian thực cho máy Xbox qua cổng USB. Kinect còn có khả năng nhận diện khuôn mặt và giọng nói của những người chơi. Kinect đóng vai trò như "mắt" và "tai" của máy Xbox.

Có thể tạo ra vô số ứng dụng nếu có thể nối Kinect với các loại máy khác. Hiểu rõ điều đó, Kyle Machulis - kỹ sư ở Berkeley (Mỹ) - là một trong những người xếp hàng chờ mua Kinect trong ngày phát hành đầu tiên. Ngay sau khi mua được Kinect, Machulis vội vàng trở về căn hộ ngổn ngang máy móc của mình. Anh muốn là người đầu tiên tìm ra cách kết nối Kinect với máy tính cá nhân và nhận giải thưởng của Adafruit.

Sử dụng máy phân tích dữ liệu từ cổng USB (USB analyzer), sau một tuần nghiên cứu, Machulis hiểu được ý nghĩa của dữ liệu truyền qua cổng USB của Kinect. Không rõ vô tình hay hữu ý, Microsoft đã không chuyển đổi dữ liệu thành mật mã trước khi gửi qua cổng USB của Kinect.

Sau khi vui mừng thông báo kết quả nghiên cứu của mình tại diễn đàn GitHub vào lúc một giờ sáng, Machulis yên tâm đi ngủ, không để ý rằng vào lúc đó ở Châu Âu đang là buổi sáng. Khi Machulis thức dậy, anh ngỡ ngàng biết rằng giải thưởng Adafruit đã được trao cho Hector Martin - kỹ sư ở Bilbao (Tân Ban Nha). Martin đưa lên mạng mã nguồn driver cho Kinect và một đoạn phim cho thấy dữ liệu từ Kinect được hiển thị trên màn hình máy tính xách tay của anh.



"Mũ Kinect" thử nghiệm dùng để dẫn đường cho người khiếm thị.


Những bước tiên phong của Machulis và Martin kích thích một loạt ứng dụng mới cho Kinect, tạo nên một cộng đồng năng động những người yêu thích việc chế tạo thiết bị ứng dụng Kinect. Nhờ Kinect, nhiều người nhanh chóng tìm ra cách điều khiển phần mềm trên Windows, trên Mac OS bằng cử chỉ hoặc bằng cách di động ngón tay trên mặt bàn, làm cho bề mặt bất kỳ trở thành "màn hình cảm ứng". Một nhóm ở New York chế tạo được các "búp bê kỹ thuật số" có thể thực hiện những động tác nhất định khi chủ nhân ra hiệu bằng tay. Một nhóm ở Berkeley chế tạo được trực thăng nhỏ có khả năng bay tự động quanh phòng và né tránh những chướng ngại. Một nhóm ở Munich (Đức) thực hiện ý tưởng tương tự đối với rô-bốt tự hành trên mặt đất. Một nhóm ở California gắn Kinect lên mũ, tạo nên thiết bị có khả năng thông báo cho người khiếm thị bằng tín hiệu rung hoặc bằng lời nói về chướng ngại trước mặt.

"Cộng đồng Kinect" là trường hợp tiêu biểu cho hoạt động sôi nổi của những người yêu thích việc chế tạo các loại thiết bị trên khắp thế giới. Địa chỉ mạng của Công ty Adafruit liên tục trình bày những ý tưởng chế tạo thiết bị mới hầu như mỗi ngày: tự chế bộ sạc pin AA dùng cổng USB, tự chế chậu cây cảnh có khả năng nhắc nhở chủ nhân tưới nước thông qua Twitter (và chu đáo gửi tin nhắn Twitter cảm ơn chủ nhân sau khi được tưới nước),... Những người yêu thích việc chế tạo máy in 3D (máy tạo ra vật thể bằng kim loại hoặc bằng nhựa từ mô hình 3D trên máy tính) có thể tìm thấy những chỉ dẫn cặn kẽ từ Adafruit. Adafruit khởi xướng hoặc tiếp nhận ý tưởng chế tạo, hướng dẫn cách thức tiến hành, cung cấp bộ linh kiện cần thiết và đảm nhận những công đoạn khó (chế tạo mạch điện tử theo yêu cầu).

Limor Fried - nữ chủ nhân của Adafruit - vốn đam mê chế tạo từ bé. Sau khi tốt nghiệp ngành Kỹ thuật Điện tại Học viện Kỹ thuật Massachusetts (MIT), Fried sáng lập Adafruit để thực hiện mô hình kinh doanh phù hợp với sở thích của cô. Fried thường xuyên thảo luận với mọi người về những ý tưởng chế tạo thiết bị mới tại diễn đàn của Adafruit trên mạng.



Limor Fried tại trụ sở Công ty Adafruit.


Fried rất lạc quan về trào lưu chế tạo thiết bị:

"Ngày trước, chia sẻ kinh nghiệm trong việc thực hiện những dự án chế tạo thiết bị không được thuận tiện như hiện nay. Giờ đây rất nhiều người đưa lên mạng những đoạn phim trình bày cách thức chế tạo của mình. Rất dễ, trong một giờ, tôi có thể dàn dựng đoạn phim kéo dài năm phút, có tiêu đề, có ghi chú, có âm thanh hoàn chỉnh. Khi mọi người xem những đoạn phim như vậy, họ sẽ có nhiều cảm hứng chế tạo.

Ngoài ra, còn có rất nhiều địa chỉ mạng đóng vai trò như điểm hẹn để mọi người trao đổi thông tin về các dự án chế tạo, chẳng hạn như Instructables, iFixit, Etsy, Make, Hack a Day và Adafruit của chúng tôi. Cách đây năm năm, tôi có thể đếm những địa chỉ mạng như vậy trên đầu ngón tay. Trước đây mọi người mày mò chế tạo một mình. Giờ đây chúng ta làm việc đó cùng nhau, trong cộng đồng rộng lớn.

Tôi còn nhớ khi tạp chí Make ra số đầu tiên sáu năm trước, nội dung rất hay nhưng tôi thầm tự hỏi: liệu họ có đủ bài vở để tạp chí phát hành định kỳ? Giờ đây điều tôi tự hỏi rõ ràng thật vô nghĩa. Số lượng bài viết trình bày những dự án chế tạo thiết bị thậm chí đủ cho mười tạp chí như vậy mỗi tháng".

Tạp chí Make mà Fried nhắc đến là tạp chí chuyên trình bày những cách thức, thủ thuật chế tạo nhiều loại hardware: vật dụng, đồ chơi, có thể là thiết bị điện tử hoặc không.

Phillip Torrone - biên tập viên của tạp chí Make - cũng là người "khéo tay hay làm" như Fried. Torrone và Fried đều nhận thấy rằng những cộng đồng chế tạo cần có quy ước, điều lệ thống nhất để có thể phát triển lành mạnh, vững chắc tương tự trường hợp phần mềm nguồn mở. Torrone và Fried cùng nhau biên soạn tài liệu Phần cứng nguồn mở (Open Source Hardware), nhằm định nghĩa khái niệm "nguồn mở" đối với phần cứng. Trong tài liệu, Torrone và Fried đề xuất mô hình nhiều lớp của một dự án chế tạo thiết bị, bao gồm: sơ đồ cơ khí, sơ đồ mạch điện, danh sách linh kiện, sơ đồ lắp ráp, mã nguồn phần dẻo (firmware - chương trình chạy trên bộ vi xử lý/vi điều khiển) và mã nguồn phần mềm điều khiển từ máy tính. Với mỗi lớp, Torrone và Fried đề nghị các dạng thức chuẩn cho tài liệu hướng dẫn hoặc mã nguồn chương trình. Mỗi lớp có thể có điều lệ sử dụng riêng. Một dự án có thể mở toàn bộ hoặc mở một phần.



Phillip Torrone giới thiệu máy nghe nhạc MP3 nguồn mở.

Richard Stallman - người sáng lập Tổ chức Phần mềm Tự do (Free Software Foundation), người đặt nền móng cho trào lưu phần mềm tự do và nguồn mở - đã từng bàn đến khái niệm phần cứng tự do (free hardware) trên tạp chí Linux Today (1999): "Đối với thiết kế phần cứng tự do, tôi không thấy có nhu cầu xã hội bức thiết như đối với phần mềm tự do. Tự do sao chép phần mềm là một quyền quan trọng vì giờ đây đó là thao tác dễ dàng, mọi người dùng máy tính đều làm được. Quyền tự do sao chép phần cứng không quan trọng như vậy vì việc sao chép phần cứng rất khó thực hiện".

Ở thời điểm Stallman trình bày ý kiến như trên, phần cứng nguồn mở đúng là khái niệm không thực tế, không có tác dụng kích thích sáng tạo trên phạm vi lớn như phần mềm nguồn mở. Tuy nhiên, mọi việc đang dần đổi thay. Khi dịch vụ chế tạo linh kiện theo nhu cầu xuất hiện ngày càng nhiều, khi giá bán các loại máy công cụ, máy tạo khuôn mẫu ngày càng giảm (có những loại máy phay, máy tiện CNC đã xuống mức giá 2000 USD), niềm vui chế tạo của con người sẽ trở thành một nhu cầu xã hội thiết yếu, trở thành một tiêu chí của nền văn minh.

Fried tiên đoán: "Từ năm năm đến mười năm tới, tôi sẽ rất ngạc nhiên nếu trường học không dạy cho trẻ em kiến thức nền tảng về cơ điện tử (mechatronics) và rô-bốt".

NGỌC GIAO

Ý kiến bạn đọc (0)
Tên   Email

Lên đầu trang